组播——IGMP协议讲解

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IGMP基本概念

IGMP因特网组管理协议，负责IPv4组播成员注册管理的协议。用来在接收者和与其直接相连的组播路由器之间建立、维护组播成员关系。

主机侧：通过IGMP协议向路由器通告组成员关系。

路由器侧：通过IGMP协议维护组成员关系。

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IGMP版本

IGMP目前有三个版本，其基本区别如下：

IGMPv1

普遍组查询报文、成员关系报告报文、响应抑制机制。

IGMPv2–相比v1

新增特定组查询报文、增加成员离开报文、可以选举查询器、最大响应时间可更改。

IGMPv3—相比v2

新增特定组播源查询报文、删除了单独的成员离开报文、删除了响应抑制机制。

注意：v1、v2、v3都支持ASM模型，v3可以直接支持SSM模型，v1、v2需要通过SSM-Mapping技术来支持SSM模型。

IGMP v1

报文格式

两种协议报文

1、普遍组成员关系查询报文——报文中的组播地址字段为 0.0.0.0，组播路由器周期期向局域网段内通过224.0.0.1发送查询报文。

向网段内的所有主机发送的查询报文，用来查询哪些组播组存在成员，网段内的所有主机、路由器都可以接收。

2、成员关系报告报文——报文中的组播地址字段为D类非224.0.0.X地址，报告成员加入了哪个组播组，发送此报文有两种情况。

当主机加入某个组播组时，主动发送此报文，当主机收到查询报文后，必须在最大响应时间内随机取一个值，进行计时，计时结束后被动发送成员关系报告报文。（最大响应时间10s）。

注意：路由器周期性发送普遍组查询报文（缺省60s）。

响应抑制机制：在被动报告时，会触发相应的响应抑制机制；当多台主机属于同一组播组时，计时器先超时的主机发送成员报告报文后，其余主机停止计时，不再发送成员报告报文

IGMPv1问题

1、当成员离开组播组时，静默离开。IGMPv1中没有单独的离开报文。

当查询130s没有收到响应时，则组播路由器就会认为该成员离开。

130s来源：查询报文周期(60s)×健壮系数(2)+最大响应时间(10s)。

健壮系数——指的是特定组查询连续发送的次数（v2有特定组查询）。

2、查询器选举

当网段内只有一台组播路由器时，则此组播路由器来发送查询报文。

当网段内有多台组播路由器时，通过选举出来一个组播路由器充当查询器来发送查询报文。

IGMPv1没有定义选举查询器的功能，需要依赖组播路由协议PIM来进行选举。

在v1版本中，查询器由PIM的DR充当。其负责周期性的发送普遍组查询报文。

DR选举：R3和R4在建立PIM邻居时。先比较DR优先级，大的为DR。再比较连接主机端的IP地址，大的为DR。

3、IGMPv1中路由器无法控制成员的最大响应时间（10s）。

IGMPv2

报文格式

查询器选举——不依赖组播路由协议，当网段内有多台组播路由器时，选举IP地址最小的IGMPv2路由器为查询器。

注意：

初次成为查询者时，前两次发送的普遍组查询报文间隔15s，之后再每隔60s发送一次普遍组查询报文；非查询者在125s内收不到查询者发的查询报文，则会认为查询器失效，重新失效。

125s是“其它IGMP查询者的存活时间”，可以修改。此时间=健壮系数*普遍组报文发送间隔+一半的最大响应时间。

三种协议报文

1、查询报文——细分为两种报文

普遍组查询报文

特定组查询报文——报文的组播地址字段为被查询的组播组IP地址。向网段内特定组播组的主机发送的查询报文，用于查询该组播组是否存在成员，仅当查询者收到主机的离组报文后，才发送特定组查询报文。

当连续2次特定组查询报文都无响应时，代表成员已经从此组播组离开。

2、成员关系报告报文——与v1相比最大响应时间有变化

主机收到普遍组查询报文的最大响应时间为10s（0~10取一个随机值），计时结束时发送此报文。（此最大响应时间可调—最大调为25s）。

主机收到特定组查询报文的最大响应时间为1s（0~1取一个随机值），计时结束时发送此报文。（此最大响应时间可调–最大为5s）。

3、成员离开报文——报文的组播地址字段为被查询的组播组IP地址

成员离开组播组后主动向网段内所有组播路由器发送离开报文，发送的目的地址是224.0.0.2。

注意：

v2依旧拥有响应抑制机制（普遍组查询和特定组查询都有效）。

IGMPv3

报文格式

查询报文的格式

报告报文的格式

两种协议报文

1、查询报文——细分为三种

普遍组查询报文

特定组查询报文

特定组及源查询报文——报文的组播地址字段为被查询的组播组IP地址

向网段内特定组播组的主机发送的查询报文，用于查询该组成员是否愿意接收特定源发送的数据。

2、报告报文

不同于v1和v2的报告报文，v3使用组记录来表达组播组和组播源的对应关系。

v3并且一份报文可以携带多个组记录（v1、v2一份报文只能携带一个组播组）。

组记录类型

注意：

v3无响应抑制机制了，并且成员离开不再发送特定的报文，而是使用含有组记录的成员报告来表达。